氣體結(jié)合高靜壓對(duì)預(yù)制西蘭花品質(zhì)及貨架期的影響

劉 琪，周 兵，歐雅文，熊新星，張 燕，胡小松，廖小軍

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院/國(guó)家果蔬加工工程技術(shù)研究中心，北京 100083)

氣體結(jié)合高靜壓對(duì)預(yù)制西蘭花品質(zhì)及貨架期的影響

劉 琪，周 兵，歐雅文，熊新星，張 燕，胡小松，廖小軍

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院/國(guó)家果蔬加工工程技術(shù)研究中心，北京 100083)

研究氣體結(jié)合高靜壓對(duì)預(yù)制西蘭花品質(zhì)及貨架期的影響。對(duì)預(yù)制西蘭花進(jìn)行CO2(100%)、N2(100%)充氣包裝和真空包裝后，采用高靜壓(HHP)對(duì)其殺菌，并對(duì)貯藏期內(nèi)西蘭花微生物安全及品質(zhì)變化進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，經(jīng)HHP處理后，真空-HHP、充CO2-HHP和充N2-HHP處理的西蘭花菌落總數(shù)分別降低2.03、3.20和2.70個(gè)對(duì)數(shù)，其中充CO2結(jié)合HHP處理的西蘭花貯藏期最長(zhǎng)；同時(shí)HHP處理能夠保持西蘭花較好的質(zhì)構(gòu)和色澤。由此可見(jiàn)，CO2結(jié)合HHP技術(shù)可以使預(yù)制西蘭花達(dá)到較好的殺菌效果，延長(zhǎng)貨架期。

氣體結(jié)合高靜壓；預(yù)制西蘭花；殺菌；貨架期；品質(zhì)

西蘭花屬十字花科蕓苔屬甘藍(lán)變種，富含對(duì)人體有益的物質(zhì)，如硫代葡萄糖苷，黃酮類及多種維生素[1-3]。西蘭花因食用性強(qiáng)，且營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，常被作為中式菜肴原料之一。中式菜肴的工業(yè)化能夠滿足高效、快節(jié)奏的生活方式，適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和不斷提高人們的生活水平。傳統(tǒng)的熱加工和冷凍加工雖然能夠保證中式菜肴如西蘭花的安全性，但會(huì)損壞西蘭花的色、香、味、形以及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，造成再加工性較差[4]。同時(shí)由于綠色蔬菜本身在加工中顏色易劣變，受熱加工后品質(zhì)極易損失，并且低酸預(yù)制蔬菜加工由于沒(méi)有酸對(duì)微生物的抑制作用，使其貨架期的微生物控制極為困難。因此，考慮以綠色蔬菜原料為主的成品菜肴的品質(zhì)提升和食用安全性為首要任務(wù)，以及殺菌技術(shù)落后、殺菌處理后菜肴品質(zhì)損失的現(xiàn)狀，開發(fā)西蘭花加工新工藝和新技術(shù)以提高其產(chǎn)品品質(zhì)極為重要。

與傳統(tǒng)的熱加工技術(shù)相比，食品非熱加工過(guò)程中溫度相對(duì)較低，處理時(shí)間短，較好地保持了食品原有的品質(zhì)。高靜壓(HHP)又稱超高壓，是一種新型的非熱食品加工技術(shù)，它既能有效的殺死食品中的微生物，保證食品的安全性，又能保持食品原有的色、香、味、形、營(yíng)養(yǎng)等方面的品質(zhì)[5-7]。大量的研究結(jié)果表明，要較好地控制預(yù)制蔬菜食品中微生物，需要 HHP 與溫度、pH、Nisin 等處理相結(jié)合[8-9]。目前，充氣包裝與HHP技術(shù)結(jié)合在果蔬保鮮和延長(zhǎng)貨架期上的應(yīng)用獲得關(guān)注。已有研究表明，充氣包裝與HHP結(jié)合能夠有效的殺菌，延長(zhǎng)肉類[10]、水產(chǎn)品[11]等的貨架期，但是利用充氣包裝與HHP結(jié)合的殺菌技術(shù)處理以西蘭花為原料的預(yù)制蔬菜，在其殺菌效果和延長(zhǎng)貨架期上的研究還鮮見(jiàn)報(bào)道。

本文研究了充氣包裝結(jié)合HHP技術(shù)對(duì)預(yù)制西蘭花的殺菌效果及品質(zhì)的影響，并且比較了真空-HHP、充CO2-HHP和充N2-HHP處理對(duì)預(yù)制西蘭花品質(zhì)影響的差別，篩選出保證食品衛(wèi)生安全的充氣包裝方式。為HHP與充氣包裝在西蘭花工業(yè)化生產(chǎn)中的應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)原料

市售新鮮西蘭花，購(gòu)買于中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)家屬區(qū)農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)。西蘭花貯存于4℃冷庫(kù)，24 h內(nèi)試驗(yàn)處理。

1.2 試驗(yàn)試劑

氯化鈉、丙酮、碳酸鈣、次氯酸鈉(分析純，北京化學(xué)試劑公司)；平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基(北京陸橋技術(shù)有限責(zé)任公司)；高純氮?dú)?99.9%)、高純二氧化碳(99.9%，北京千禧京城氣體銷售中心)。

1.3 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

Hunterlab Colourquest XE型全能色差儀，美國(guó) HunterLab 公司；UV-1800紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，日本島津公司；EY-300A分析天平，日本松下電器公司；JYL-610九陽(yáng)打漿機(jī)，九陽(yáng)股份有限公司；CT3質(zhì)構(gòu)儀，美國(guó)博勒飛公司；KQ-250DE超聲清洗機(jī)，昆山市超聲儀器有限公司；S-HH-W21-Cr600恒溫水浴箱，北京長(zhǎng)安科學(xué)儀器廠；CAU-HHP-700-6 HHP設(shè)備，包頭科發(fā)新型高技術(shù)食品機(jī)械有限責(zé)任公司；MF-400型真空封口機(jī)，廣州鴻億機(jī)電設(shè)備制造有限公司；DT-6D型氣調(diào)包裝機(jī)，溫州市大江真空包裝機(jī)械有限公司。

1.4 試驗(yàn)方法

將無(wú)病蟲害、無(wú)機(jī)械損傷、新鮮的西蘭花進(jìn)行清洗鮮切，然后于熱燙鍋中90～100℃熱燙90 s，將熱燙后的鮮切西蘭花放入50 mg/L的次氯酸鈉溶液中殺菌處理，之后冷卻瀝干，稱50 g放入包裝袋中。

1.4.2 預(yù)制西蘭花包裝方式 進(jìn)行真空、充氣包裝。將西蘭花裝袋后利用真空包裝機(jī)進(jìn)行真空包裝。用氣調(diào)包裝機(jī)進(jìn)行充氣包裝，充氣包裝方式為：CO2(100%)、N2(100%)兩種充氣方式。

1.4.3 預(yù)制西蘭花殺菌處理 將上述西蘭花放入HHP處理釜中，于室溫(25℃)下采用壓力為 550 MPa，保壓時(shí)間為 6 min 進(jìn)行HHP處理?？瞻讓?duì)照為常壓(0.1 MPa)下未經(jīng)HHP處理的樣品，所有樣品于 4℃下進(jìn)行貯藏，每隔7 d進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)。

1.4.4 微生物檢測(cè) 對(duì)于TAB的檢測(cè)根據(jù)GB 4789.2—2010《食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》檢測(cè)細(xì)菌總數(shù)，將破碎后的樣品適當(dāng)稀釋后，傾注倒平板，于37℃培養(yǎng)48 h，計(jì)數(shù)規(guī)則采用國(guó)標(biāo)方法，微生物菌落總數(shù)以cfu/g計(jì)。

1.4.5 葉綠素含量的測(cè)定 參照張素霞[12]的方法并做修改。稱取樣品2 g，置于研缽中，加入2 mL 80%丙酮(v/v)和少量CaCO3進(jìn)行低溫研磨成均漿，再用80%(v/v)丙酮沖洗并定容至25 mL，搖勻，靜置，待CaCO3沉淀變白后過(guò)濾，濾液分別在645、663 nm處測(cè)吸光度值OD，以80%(v/v)丙酮為對(duì)照。每個(gè)樣品重復(fù)3次，取其平均值。葉綠素含量計(jì)算公式如式(1)—(3)：

Ca=12.71×A663-2.59×A645

(1)

Cb=22.88×A6454.67×A663

(2)

C=Ca+Cb=8.04×A663+20.29×A645

(3)

1.4.6 質(zhì)構(gòu)的測(cè)定 參考董鵬等[13]的方法并略作改進(jìn)。將西蘭花桿置于質(zhì)構(gòu)儀 P/50 探頭下做質(zhì)地多面分析(TPA)測(cè)試。條件為：測(cè)前速度為2 mm/s、測(cè)試速度為1 mm/s、測(cè)后速度為2 mm/s、壓縮程度為40%、停留時(shí)間為3 s、數(shù)據(jù)采集速率為400 pps、觸發(fā)值為5 g。每個(gè)處理組樣品3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)測(cè)定6個(gè)平行樣，取平均值。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)進(jìn)行3次處理，采用Microcal Origin 8.0 (美國(guó)Microcal公司)軟件制圖并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，顯著性水平為0.05，當(dāng)P<0.05時(shí)表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 貯藏期間預(yù)制西蘭花菌落總數(shù)的變化

由于不結(jié)合溫度超高壓處理不能夠有效的殺滅孢子，所以經(jīng)超高壓處理后的西蘭花我們置于4℃的冷庫(kù)中進(jìn)行冷藏，每隔7d檢測(cè)一次微生物指標(biāo)。圖1為預(yù)制西蘭花在貯藏期內(nèi)菌落總數(shù)的變化。從圖1中看出，充N2包裝和充CO2包裝的預(yù)制西蘭花在第0d的菌落總數(shù)分別為5.20、5.15個(gè)對(duì)數(shù)，超出食品安全范圍，真空-HHP、充CO2-HHP和充N2-HHP處理的預(yù)制西蘭花菌落總數(shù)與對(duì)照相比分別降低2.03、3.20和2.70個(gè)對(duì)數(shù)，可以看出充CO2-HHP殺菌效果更好。充N2-HHP、真空-HHP處理的預(yù)制西蘭花在貯藏1w菌落總數(shù)分別為4.66、4.70個(gè)對(duì)數(shù)，超出了食品安全范圍，而充CO2-HHP處理的預(yù)制西蘭花的菌落總數(shù)在0～7w內(nèi)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在第7w時(shí)菌落總數(shù)為3.50個(gè)對(duì)數(shù)，但當(dāng)貯藏8w時(shí)，菌落總數(shù)已多不可計(jì)，超出了食品安全范圍。這可能是因?yàn)楦邏簳?huì)殺死大部分微生物的營(yíng)養(yǎng)體，也會(huì)導(dǎo)致剩余部分微生物受傷，從而使其無(wú)法增殖，只有在受傷細(xì)胞實(shí)現(xiàn)自我修復(fù)之后，才可以恢復(fù)增殖，即“超高壓造成細(xì)胞受傷后的修復(fù)作用”[14]，而且，已有不少研究表明低溫或低pH 會(huì)抑制這種修復(fù)[15-16]，充氣處理后，高壓使大量的CO2氣體溶解于食品中的水分造成細(xì)胞外部pH的降低，此外，一部分CO2氣體也會(huì)擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部并溶解，使細(xì)胞內(nèi)部的pH降低，抑制細(xì)胞內(nèi)部與新陳代謝相關(guān)的酶，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。因此，充CO2-HHP處理具有更好的殺菌效果，且能夠有效的將預(yù)制西蘭花的貨架期延長(zhǎng)到8w。

圖1 貯藏期間西蘭花菌落總數(shù)的變化 注：N2-HHP：充N2結(jié)合HHP；CO2-HHP：充CO2結(jié)合HHP；N2：N2(100%)充氣包裝；CO2(100%)：CO2(100%)充氣包裝，下同。

2.2 貯藏期間預(yù)制西蘭花質(zhì)構(gòu)的變化

硬度可以反映果蔬質(zhì)地堅(jiān)實(shí)度的大小。圖2可以看出，真空-HHP處理、充N2-HHP、充CO2-HHP處理后的預(yù)制西蘭花的硬度與只充N2包裝處理相比有所下降，但沒(méi)有顯著性的差異(P>0.05)，該結(jié)果與董鵬等[17]在研究蔬菜高靜壓殺菌效果及其感官品質(zhì)評(píng)價(jià)中高壓會(huì)使蔬菜硬度下降的結(jié)果是一致的，但是充CO2-HHP處理后的預(yù)制西蘭花硬度更加接近于對(duì)照組，表明充CO2-HHP處理能夠更好地保持西蘭花質(zhì)構(gòu)。貯藏期間，充CO2-HHP處理后的預(yù)制西蘭花貯藏期內(nèi)的硬度總體上呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但是硬度下降不顯著。因此充CO2-HHP處理能夠更好的保證貯藏期間預(yù)制西蘭花質(zhì)構(gòu)的穩(wěn)定。

圖2 貯藏期間西蘭花硬度的變化 注：不同的小寫字母表示預(yù)制西蘭花不同處理間差異顯著(P<0.05)。

2.3 貯藏期內(nèi)預(yù)制西蘭花葉綠素含量的變化

西蘭花中含有大量葉綠素，但隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)葉綠素含量下降，導(dǎo)致西蘭花褪綠黃化，嚴(yán)重影響西蘭花感官品質(zhì)。由圖3可看出，真空-HHP處理、充N2-HHP處理后的預(yù)制西蘭花葉綠素a、葉綠素b與總?cè)~綠素較對(duì)照相比差異不顯著。Van Loey 等[18]在研究中也發(fā)現(xiàn)，HHP處理后的西蘭花汁中葉綠素含量沒(méi)有變化。但是充CO2-HHP處理的預(yù)制西蘭花葉綠素a含量、總?cè)~綠素含量與其他處理組相比顯著降低(P<0.05)，顏色呈現(xiàn)黃綠色。目前認(rèn)為葉綠素的代謝途徑之一為由外界環(huán)境如溫度和酸主導(dǎo)的代謝途徑[19]。充CO2-HHP處理預(yù)制西蘭花的葉綠素含量顯著降低，推測(cè)可能是因?yàn)槌淙隒O2后，高壓使大量CO2滲入細(xì)胞內(nèi)，CO2溶解形成碳酸，降低了細(xì)胞內(nèi)的pH，加速了葉綠素的降解。

圖3 貯藏期間西蘭花葉綠素含量的變化注：A：葉綠素a、B：葉綠素b、C：總?cè)~綠素

貯藏期間，充CO2-HHP處理預(yù)制西蘭花的葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素的含量在0～4w呈現(xiàn)隨貯藏期的延長(zhǎng)逐漸降低的趨勢(shì)，但從第4w開始到第8w，葉綠素a含量逐漸增加，到第8w超越了初始值，而圖3-B所示的葉綠素b增加的趨勢(shì)不明顯，與初始值相比顯著降低，H?rtensteine研究表明，葉綠素b轉(zhuǎn)化為葉綠素a是葉綠素降解的先決條件[20]。因此，貯藏期間葉綠素b顯著降低而貯藏后期葉綠素a顯著增加的原因可能是葉綠素b在貯藏期間轉(zhuǎn)化為了葉綠素a。但這并非葉綠素a增加的唯一原因，其相關(guān)機(jī)制還有待于進(jìn)一步探索。圖C所示總?cè)~綠素含量在4～8w顯著增加，但仍然沒(méi)有恢復(fù)到初始值，猜測(cè)可能是由于CO2溶于水的反應(yīng)是可逆的，在隨著貯藏期的延長(zhǎng)，碳酸又轉(zhuǎn)化為了CO2，CO2從細(xì)胞中溢出，細(xì)胞中游離的H+大量減少，葉綠素脫鎂反應(yīng)受到抑制，該反應(yīng)朝向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，從而使預(yù)制西蘭花的葉綠素含量在貯藏后期增加。但是產(chǎn)生該現(xiàn)象的機(jī)理還需要進(jìn)一步的研究和探討。因此充CO2-HHP處理未能很好的保持預(yù)制西蘭花顏色品質(zhì)，且無(wú)法保證預(yù)制西蘭花貯藏期間顏色的穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

從貯藏期微生物和品質(zhì)分析，真空-HHP、充CO2-HHP和充N2-HHP處理后的預(yù)制西蘭花菌落總數(shù)分別降低2.03、3.20和2.70個(gè)對(duì)數(shù)，表明充CO2與HHP具有一定的協(xié)同殺菌效果，充CO2-HHP技術(shù)殺菌效果最好，并且能夠?qū)①A藏期延長(zhǎng)到8w。同時(shí)，充CO2-HHP處理與真空-HHP、充N2-HHP處理相比，能夠更好地保持西蘭花質(zhì)地，但是顏色品質(zhì)相對(duì)較差。因此，充CO2-HHP技術(shù)能夠最大限度延長(zhǎng)預(yù)制西蘭花貨架期，但在此基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步提高預(yù)制西蘭花的顏色品質(zhì)，使該技術(shù)更加適合應(yīng)用于西蘭花實(shí)際的生產(chǎn)?！?/p>

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(責(zé)任編輯 劉宏)

Effect of Gas Combined with High Hydrostatic Pressure on Quality and Shelf-life of Pre-broccoli

LIU Qi，ZHOU Bing，OU Ya-wen，XIONG Xin-xing，ZHANG Yan，HU Xiao-song，LIAO Xiao-jun

(College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University/Chinese National Engineering Research Centre for Fruits and Vegetables Processing，Beijing 100083，China)

The effects of gas combination of high hydrostatic pressure on the quality and shelf-life of pre-broccoli were studied.Vacuum packaging and packing with different proportions of gas (100% CO2，100% N2)combined with the high hydrostatic pressure treatments (HHP，550 MPa，6 min)were used to pretreat the broccoli.The results showed that after vacuum packaging combined with HHP treatment，CO2combined with HHP treatment and N2combined with HHP treatment，the total bacteria was reduced by 2.03，3.20 and 2.70 log cycles respectively.Shelf life of broccoli could be reached eight weeks after CO2combined with HHP treatment.Simultaneously，HHP maintained better texture and color of broccoli.Therefore，CO2combined with HHP could be an effectively method to improve the effect of sterilization and extend the shelf-life of the broccoli.

gas combination of high hydrostatic pressure；pre-broccoli；sterilization；shelf-life；quality

國(guó)家自然科學(xué)基金“高靜壓加工綠色蔬菜顏色品質(zhì)變化的分子機(jī)制研究”(項(xiàng)目編號(hào)：31271910)。

劉琪(1992— )，女，在讀碩士研究生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程。

張燕(1977— )，女，博士，副教授，研究方向：果蔬營(yíng)養(yǎng)和非熱加工。